CN115940850B - 电流合成式新型Doherty功率放大器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电流合成式新型Doherty功率放大器，其包括信号输入端、输入功率正交分配网络、功放网络、功率合成网络以及信号输出端；所述功放网络包括载波功放网络和峰值功放网络；所述功率合成网络包括自耦变压器；所述自耦变压器包括第一初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈以及第三次级线圈。本发明中的功率放大器可以在采用相同容量的变压器作为功率合成网络时，提高其最大输出功率和效率，以满足使用需求，同时减少功率合成网络占用芯片的面积并降低成本。

Description

电流合成式新型Doherty功率放大器

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种电流合成式新型Doherty功率放大器。

背景技术

基于变压器的电流合成式Doherty PA（功率放大器）由并联的载波功放网络和峰值功放网络以及磁耦合变压器功率合成网络组成。其中，载波功放网络和峰值功放网络的放大器尺寸相同，载波功放网络工作在AB类，峰值功放网络工作在C类。

当输入功率较小时，Doherty PA工作在低功率模式，峰值功放网络未打开，仅载波功放网络工作；随着输入功率的增大，当载波功放网络的输出功率接近饱和功率时，载波功放网络的功率到达第一个峰值点，同时峰值功放网络打开，载波功放网络和峰值功放网络同时工作，Doherty PA进入高功率模式，输出功率是载波功放网络和峰值功放网络输出功率合成后所得的功率。

理想情况下，由于Doherty PA的输出功率合成网络采用的是磁耦合变压器，磁耦合变压器能够实现直流隔离，工作鲁棒性好，因此当其工作在高功率模式时，最大输出功率会比低功率模式下的最大输出功率增加约6dB。但在实际工作中，功率合成网络会引入损耗，此时Doherty PA的最大输出功率和效率便会降低。而且，当采用单片集成电路工艺设计Doherty PA时，相同容量的磁耦合变压器占用的芯片面积比自耦合变压器的面积大，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电流合成式新型Doherty功率放大器，以解决现有功率放大器在电流使用工作中，会导致其最大输出功率和效率降低的问题，且能实现占用芯片面积小，成本低的效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电流合成式新型Doherty功率放大器，其包括依次连接的信号输入端、输入功率正交分配网络、功放网络、功率合成网络以及信号输出端；所述功放网络包括载波功放网络和峰值功放网络；

所述输入功率正交分配网络的输入端与所述信号输入端连接，用于将所述信号输入端接收的单端信号实现正交双端信号的转换，并输出第一正交信号和第二正交信号；

所述载波功放网络的输入端与所述输入功率正交分配网络的第一输出端连接，用于将所述第一正交信号进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第一正交差分信号和第二正交差分信号；

所述峰值功放网络的输入端与所述输入功率正交分配网络的第二输出端连接，用于将所述第二正交信号进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第三正交差分信号和第四正交差分信号；

所述功率合成网络的第一输入端与所述载波功放网络的输出端连接，所述功率合成网络的第二输入端与所述峰值功放网络的输出端连接，用于接收所述第一正交差分信号、所述第二正交差分信号、所述第三正交差分信号以及所述第四正交差分信号，并将其合成为一路单端信号；

所述功率合成网络包括自耦变压器；所述自耦变压器包括第一初级线圈、以及分别与所述第一初级线圈耦合的第一次级线圈、第二次级线圈和第三次级线圈；

所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端作为所述功率合成网络的第二输入端，与所述峰值功放网络的输出端连接，用于分别接收所述第三正交差分信号和第四正交差分信号；

所述第一次级线圈的第一端连接至所述第三次级线圈的第一端；所述第一次级线圈的第二端接地；

所述第二次级线圈的第一端与所述第一次级线圈的第二端连接，所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端作为所述功率合成网络的第一输入端，与所述载波功放网络的输出端连接，用于接收所述第一正交差分信号和第二正交差分信号；

所述第三次级线圈的第二端与所述第二次级线圈的第二端连接，所述第三次级线圈的第一端作为所述功率合成网络的输出端，与所述信号输出端连接；

所述信号输出端与所述功率合成网络的输出端连接以将所述功率合成网络合成的一路单端信号输出；

所述载波功放网络包括第一输入匹配网络、第一功率放大器、第二变压器、第二功率放大器、第三功率放大器以及阻抗反转网络；

所述第一输入匹配网络的输入端作为所述载波功放网络的输入端；

所述第一功率放大器的输入端与所述第一输入匹配网络的输出端连接；

所述第二变压器包括第三初级线圈和与所述第三初级线圈耦合的第五次级线圈，用于实现将所述第一正交信号转换为差分信号并输出所述第一正交差分信号和所述第二正交差分信号；

所述第三初级线圈的第一端与所述第一功率放大器的输出端连接，所述第三初级线圈的第二端接地；所述第五次级线圈的第一端连接至所述第二功率放大器的输入端，所述第五次级线圈的第二端连接至所述第三功率放大器的输入端；

所述阻抗反转网络的第一输入端和所述阻抗反转网络的第二输出端分别连接至所述第二功率放大器的输出端和所述第三功率放大器的输出端，所述阻抗反转网络的第一输出端和所述阻抗反转网络的第二输出端作为所述载波功放网络的输出端，以分别与所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端连接；

所述峰值功放网络包括第二输入匹配网络、第四功率放大器、第三变压器、第五功率放大器、第六功率放大器以及相位补偿网络；

所述第二输入匹配网络的输入端作为所述峰值功放网络的输入端；

所述第四功率放大器的输入端与所述第二输入匹配网络的输出端连接；

所述第三变压器包括第四初级线圈和与所述第四初级线圈耦合的第六次级线圈；所述第四初级线圈的第一端与所述第四功率放大器的输出端连接，所述第四初级线圈的第二端接地；所述第六次级线圈的第一端连接至所述第五功率放大器的输入端，所述第六次级线圈的第二端连接至所述第六功率放大器的输入端，用于实现将所述第二正交信号转换为差分信号并输出所述第三正交差分信号和所述第四正交差分信号；

所述相位补偿网络的第一输入端和所述相位补偿网络的第二输出端分别连接至所述第五功率放大器的输出端和所述第六功率放大器的输出端，所述相位补偿网络的第一输出端和所述相位补偿网络的第二输出端作为所述峰值功放网络的输出端，分别与所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端连接。

更优的，所述功率合成网络还包括第一电容、第二电容和第三电容；

所述第一电容并联至所述第二次级线圈的第一端与所述第二次级线圈的第二端；

所述第二电容并联至所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端；

所述第三电容并联至所述第一次级线圈的第一端和所述第一次级线圈的第二端。

更优的，所述输入功率正交分配网络包括第一变压器、第四电容以及第五电容；

所述第一变压器包括第二初级线圈和与所述第二初级线圈耦合的第四次级线圈；所述第二初级线圈的第一端作为所述输入功率正交分配网络的输入端，与所述信号输入端连接，所述第二初级线圈的第二端作为所述输入功率正交分配网络的第二输出端，与所述第二输入匹配网络的输入端连接；所述第四次级线圈的第一端作为所述输入功率正交分配网络的第一输出端，与所述第一输入匹配网络的输入端连接，所述第四次级线圈的第二端接地；

所述第四电容并联至所述第二初级线圈的第一端和所述第四次级线圈的第一端；

所述第五电容并联至所述第二初级线圈的第二端和所述第四次级线圈的第二端。

更优的，所述阻抗反转网络包括第一键合线、第二键合线、第六电容以及第七电容；

所述第一键合线的输入端作为所述阻抗反转网络的第一输入端，与所述第二功率放大器的输出端连接，所述第一键合线的输出端作为所述阻抗反转网络的第一输出端，与所述第二次级线圈的第二端连接；

所述第二键合线的输入端作为所述阻抗反转网络的第二输入端，与所述第三功率放大器的输出端连接，所述第二键合线的输出端作为所述阻抗反转网络的第二输出端，与所述第二次级线圈的第一端连接；

所述第六电容并联至所述第一键合线的输入端和所述第二键合线的输入端；所述第七电容并联至所述第一键合线的输出端和所述第二键合线的输出端。

更优的，所述载波功放网络还包括第八电容和第九电容；

所述第八电容的第一端连接至所述第五次级线圈的中抽头，所述第八电容的第二端接地；

所述第九电容的并联至所述第二功率放大器的输入端和所述第三功率放大器的输入端。

更优的，所述相位补偿网络包括第三键合线、第四键合线、第十电容以及第十一电容；

所述第三键合线的输入端作为所述相位补偿网络的第一输入端，与所述第五功率放大器的输出端连接，所述第三键合线的输出端作为所述相位补偿网络的第一输出端，与所述第一初级线圈的第一端连接；

所述第四键合线的输入端作为所述相位补偿网络的第二输入端，与所述第六功率放大器的输出端连接，所述第四键合线的输出端作为所述相位补偿网络的第二输出端，与所述第一初级线圈的第二端连接；

所述第十电容并联至所述第三键合线的输入端和所述第四键合线的输入端；所述第十一电容并联至所述第三键合线的输出端和所述第四键合线的输出端。

更优的，所述峰值功放网络还包括第十二电容和第十三电容；

所述第十二电容的第一端连接至所述第六次级线圈的中抽头，所述第十二电容的第二端接地；

所述第十三电容的并联至所述第五功率放大器的输入端和所述第六功率放大器的输入端。

更优的，所述功率合成网络还包括第十四电容和第十五电容；

所述第十四电容的第一端连接至所述第一次级线圈的第二端，所述第十四电容的第二端接地；

所述第十五电容串联至所述第三次级线圈的第二端与所述信号输出端之间；

所述功率放大器还包括电阻，所述电阻的第一端连接至所述信号输出端，所述电阻的第二端接地。

与现有技术相比，本发明的电流合成式新型Doherty功率放大器通过采用包括第一初级线圈、第一次级线圈、第二次级线圈以及第三次级线圈的自耦变压器作为输出部分的功率合成网络，从而可以使该电流合成式新型Doherty功率放大器在采用相同容量的变压器作为功率合成网络时，提高其最大输出功率和效率，以满足使用需求，同时减少功率合成网络占用芯片的面积并降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1为本发明实施例提供的一种电流合成式新型Doherty功率放大器的电路示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电流合成式新型Doherty功率放大器中输入功率正交分配网络的电路示意图；

图3为本发明实施例提供的一种电流合成式新型Doherty功率放大器中功放网络的电路示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电流合成式新型Doherty功率放大器中功率合成网络的电路示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电流合成式新型Doherty功率放大器中自耦变压器的电路示意图；

图6为本发明实施例提供的一种电流合成式新型Doherty功率放大器中自耦变压器的结构示意图。

其中，100、电流合成式新型Doherty功率放大器；1、输入功率正交分配网络、2、功放网络；21、载波功放网络；211、第一输入匹配网络；212、阻抗反转网络；22、峰值功放网络；221、第二输入匹配网络；222、相位补偿网络；3、功率合成网络。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种电流合成式新型Doherty功率放大器100，结合图1至图4所示，该电流合成式新型Doherty功率放大器100包括依次连接的信号输入端RFin、输入功率正交分配网络1、功放网络2（载波功放和峰值功放网络）、功率合成网络3以及信号输出端RFout；功放网络2包括载波功放网络21和峰值功放网络22。

其中，该电流合成式新型Doherty功率放大器100属于电流合成式Doherty功率放大器。

输入功率正交分配网络1的输入端与信号输入端RFin连接，用于将信号输入端RFin接收的单端信号实现正交双端信号的转换，并输出第一正交信号RF1和第二正交信号RF2。

载波功放网络21的输入端与输入功率正交分配网络1的第一输出端连接，用于将第一正交信号RF1进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12。

峰值功放网络22的输入端与输入功率正交分配网络1的第二输出端连接，用于将第二正交信号RF2进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22。

功率合成网络3的第一输入端与载波功放网络21的输出端连接，功率合成网络3的第二输入端与峰值功放网络22的输出端连接，用于接收第一正交差分信号RF11、第二正交差分信号RF12、第三正交差分信号RF21以及第四正交差分信号RF22，并将其合成为一路单端信号。

具体地，功率合成网络3包括自耦变压器XFM4（自耦合变压器）；自耦变压器XFM4包括第一初级线圈L_AP1、以及分别与第一初级线圈L_AP1耦合的第一次级线圈L_A3、第二次级线圈L_A2和第三次级线圈L_A1。

第一初级线圈L_AP1的第一端和第一初级线圈L_AP1的第二端作为功率合成网络3的第二输入端，与峰值功放网络22的输出端连接，用于分别接收第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22。

第一次级线圈L_A3的第一端连接至第三次级线圈L_A1的第一端；

第二次级线圈L_A2的第一端与第一次级线圈L_A3的第二端连接，第二次级线圈L_A2的第一端和第二次级线圈L_A2的第二端作为功率合成网络3的第一输入端，与载波功放网络21的输出端连接，用于分别接收第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12。

第三次级线圈L_A1的第二端与第二次级线圈L_A2的第二端连接，第三次级线圈L_A1的第一端作为功率合成网络3的输出端，与信号输出端连接RFout。

信号输出端RFout与功率合成网络3的输出端连接以将功率合成网络3合成的一路单端信号输出。

通过采用自耦变压器XFM4作为电流合成式新型Doherty功率放大器100的输出部分的功率合成网络3，相对于采用磁耦合变压器的方式而言，当两者采用单片集成工艺设计电流合成式新型Doherty功率放大器100时，采用自耦变压器XFM4的方式不仅可以降低其占用芯片的面积，还可以降低其插损以及成本，同时提高集成度，使其适用于射频或微波集成电路。

本实施例中，功率合成网络3还包括第一电容C₁₁、第二电容C₁₂和第三电容C₁₃。

第一电容C₁₁并联至第二次级线圈L_A2的第一端与第二次级线圈L_A2的第二端。

第二电容C₁₂并联至第一初级线圈L_AP1的第一端和第一初级线圈L_AP1的第二端。

第三电容C₁₃并联至第一次级线圈L_A3的第一端和第一次级线圈L_A3的第二端。

具体地，输入功率正交分配网络1包括第一变压器XFM1、第四电容C₁以及第五电容C₂。

本实施例中，第一变压器XFM1包括第二初级线圈L_P1和与第二初级线圈L_P1耦合的第四次级线圈L_S1；第二初级线圈L_P1的第一端作为输入功率正交分配网络1的输入端，与信号输入端RFin连接，第二初级线圈L_P1的第二端作为输入功率正交分配网络1的第二输出端，与峰值功放网络22的输入端连接；第四次级线圈L_S1的第一端作为输入功率正交分配网络1的第一输出端，与载波功放网络21的输入端连接，第四次级线圈L_S1的第二端接地。

第四电容C₁并联至第二初级线圈L_P1的第一端和第四次级线圈L_S1的第一端。

第五电容C₂并联至第二初级线圈L_P1的第二端和第四次级线圈L_S1的第二端。

具体地，载波功放网络21包括第一输入匹配网络211、第一功率放大器PA₁、第二变压器XFM2、第二功率放大器PA₃、第三功率放大器PA₄以及阻抗反转网络212。

第一输入匹配网络211的输入端作为载波功放网络21的输入端，与第四次级线圈L_S1的第一端连接。

第一功率放大器PA₁的输入端与第一输入匹配网络211的输出端连接。

本实施例中，第二变压器XFM2包括第三初级线圈L_P2和与第三初级线圈L_P2耦合的第五次级线圈L_S2，用于实现将第一正交信号RF1转换为差分信号并输出第一正交差分信号RF11和第二正交差分信号RF12。

第三初级线圈L_P2的第一端与第一功率放大器PA₁的输出端连接，第三初级线圈L_P2的第二端接地；第五次级线圈L_S2的第一端连接至第二功率放大器PA₃的输入端，第五次级线圈L_S2的第二端连接至第三功率放大器PA₄的输入端。

阻抗反转网络212的第一输入端和阻抗反转网络212的第二输出端分别连接至第二功率放大器PA₃的输出端和第三功率放大器PA₄的输出端，阻抗反转网络212的第一输出端和阻抗反转网络212的第二输出端作为载波功放网络21的输出端，以分别与第二次级线圈L_A2的第一端和第二次级线圈L_A2的第二端连接。

本实施例中，阻抗反转网络212包括第一键合线BW₁、第二键合线BW₂、第六电容C₇以及第七电容C₈。

第一键合线BW₁的输入端作为阻抗反转网络212的第一输入端，与第二功率放大器PA₃的输出端连接，第一键合线BW₁的输出端作为阻抗反转网络212的第一输出端，与第二次级线圈L_A2的第二端连接。

其中，第一键合线BW₁的输出端输出第一阻抗反转信号RF111。

第二键合线BW₂的输入端作为阻抗反转网络212的第二输入端，与第三功率放大器PA₄的输出端连接，第二键合线BW₂的输出端作为阻抗反转网络212的第二输出端，与第二次级线圈L_A2的第一端连接。

其中，第二键合线BW₂的输出端输出第二阻抗反转信号RF121。

第六电容C₇并联至第一键合线BW₁的输入端和第二键合线BW₂的输入端；第七电容C₈并联至第一键合线BW₁的输出端和第二键合线BW₂的输出端。

本实施例中，载波功放网络21还包括第八电容C₃和第九电容C₄。

第八电容C₃的第一端连接至第五次级线圈L_S2的中抽头，第八电容C₃的第二端接地。

第九电容C₄的并联至第二功率放大器PA₃的输入端和第三功率放大器PA₄的输入端。

具体地，峰值功放网络22包括第二输入匹配网络221、第四功率放大器PA₂、第三变压器XFM3、第五功率放大器PA₅、第六功率放大器PA₆以及相位补偿网络222。

第二输入匹配网络221的输入端作为峰值功放网络22的输入端，与第二初级线圈L_P1的第二端连接。

第四功率放大器PA₂的输入端与第二输入匹配网络221的输出端连接。

本实施例中，第三变压器XFM3包括第四初级线圈L_P3和与第四初级线圈L_P3耦合的第六次级线圈L_S3；第四初级线圈L_P3的第一端与第四功率放大器PA₂的输出端连接，第四初级线圈L_P3的第二端接地；第六次级线圈L_S3的第一端连接至第五功率放大器PA₅的输入端，第六次级线圈L_S3的第二端连接至第六功率放大器PA₆的输入端，用于实现将第二正交信号RF2转换为差分信号并输出第三正交差分信号RF21和第四正交差分信号RF22。

相位补偿网络222的第一输入端和相位补偿网络222的第二输出端分别连接至第五功率放大器PA₅的输出端和第六功率放大器PA₆的输出端，相位补偿网络222的第一输出端和相位补偿网络222的第二输出端作为峰值功放网络22的输出端，以分别与第一初级线圈L_AP1的第一端和第一初级线圈L_AP1的第二端连接。

本实施例中，相位补偿网络222包括第三键合线BW₃、第四键合线BW₄、第十电容C₉以及第十一电容C₁₀。

第三键合线BW₃的输入端作为相位补偿网络222的第一输入端，与第五功率放大器PA₅的输出端连接，第三键合线BW₃的输出端作为相位补偿网络222的第一输出端，与第一初级线圈L_AP1的第一端连接。

其中，第三键合线BW₃的输出端输出第一相位补偿信号RF211。

第四键合线BW₄的输入端作为相位补偿网络222的第二输入端，与第六功率放大器PA₆的输出端连接，第四键合线BW₄的输出端作为相位补偿网络222的第二输出端，与第一初级线圈L_AP1的第二端连接。

其中，第四键合线BW₄的输出端输出第二相位补偿信号RF221。

第十电容C₉并联至第三键合线BW₃的输入端和第四键合线BW₄的输入端；第十一电容C₁₀并联至第三键合线BW₃的输出端和第四键合线BW₄的输出端。

本实施例中，峰值功放网络22还包括第十二电容C₅和第十三电容C₆；

第十二电容C₅的第一端连接至第六次级线圈L_S3的中抽头，第十二电容C₅的第二端接地；

第十三电容C₆的并联至第五功率放大器PA₅的输入端和第六功率放大器PA₆的输入端。

本实施例中，功率合成网络3还包括第十四电容C₁₄和第十五电容C₁₅；第十四电容C₁₄的第一端连接至第一次级线圈L_A3的第二端，第十四电容C₁₄的第二端接地；第十五电容C₁₅串联至所述第三次级线圈L_A1的第二端与所述信号输出端RFout之间。

本实施例中，电流合成式新型Doherty功率放大器100还包括电阻R_L，电阻R_L的第一端连接至信号输出端RFout，电阻R_L的第二端接地。

如图5所示，第一初级线圈L_AP1的第一端和第二端共同作为功率合成网络3的第二输入端（Port2），第一初级线圈L_AP1的第一端和第二端分别作为功率合成网络3的第一输入端的正极（Aux+）和负极（Aux-）；第二次级线圈L_A2的第一端和第二端共同作为功率合成网络3的第一输入端（Port1），第二次级线圈L_A2的第一端和第二端分别作为功率合成网络3的第二输入端的正极（MA-）和负极（MA+）；第三初级线圈L_A1的第二端可以和第一次级线圈L_A3的第一端共同作为功率合成网络3的输出端（Port3），第三初级线圈L_A1的第二端和第一次级线圈L_A3的第一端分别作为功率合成网络3的输出端的正极（Balun+）和负极（Balun-）。

如图6所示，功率合成网络3的第二输入端连接的第一初级线圈L_AP1位于双绕组的中间，与第一次级线圈L_A3、第二次级线圈L_A2以及第三次级线圈L_A1均构成耦合，且第一初级线圈L_AP1与第一次级线圈L_A3之间耦合形成耦合系数K；功率合成网络3的第二输入端连接的第二次级线圈L_A2是功率合成网络3的输出端连接的第一次级线圈L_A3、第二次级线圈L_A2以及第三次级线圈L_A1的一部分，构成了自耦变压器XFM4的公共线圈。

本实施例中，自耦变压器XFM4中第一初级线圈L_AP1的第一端和第一初级线圈L_AP1的第二端经相位补偿网络222分别连接至第五功率放大器PA₅的输出端和第六功率放大器PA₆的输出端，第二次级线圈L_A2的第一端和第二次级线圈L_A2的第二端经阻抗反转网络212分别连接至第三功率放大器PA₄的输出端和第二功率放大器PA₂的输出端，第三次级线圈L_A1的第二端连接至与信号输出端RFout（负载）连接的电阻R_L，并使第三次级线圈L_A1的第一端依次经过第二次级线圈L_A2和第十四电容C₁₄接地，从而实现了差分信号到单端信号的转换，即实现了载波功放网络21输出的信号和峰值功放网络22输出的信号到信号输出端RFout的信号合成转换。

本实施例中，第一电容C₁₁并联在第二次级线圈L_A2的两端，第二电容C₁₂并联在第一初级线圈L_AP1的两端，第三电容C₁₃并联至第一次级线圈L_A3的两端，均形成了并联谐振，以调节阻抗变换比，实现了负载阻抗电阻R_L到载波功放网络21和峰值功放网络22的输出功率最优阻抗的变换。实际使用中，可以将第一电容C₁₁吸收到与之并联的第七电容C₈中，将第二电容C₁₂吸收到与之并联的第十一电容C₁₀中，以减少元器件的数量。

本实施例中，第十四电容C₁₄和第十五电容C₁₅均为隔直电容，用于阻止直流流入地和负载之间。

本实施例中，载波功放网络21和峰值功放网络22与功率合成网络3构成了电流合成式Doherty功率放大器，最大输出功率时，阻抗反转网络212向功率合成网络3看去的阻抗为载波功放网络21的输出功率最优阻抗Z_opt1，峰值功放网络22向相位补偿网络222看去的阻抗为峰值功放网络22的输出功率的最优阻抗Z_opt2，载波功放网络21和峰值功放网络22的输出电流在功率合成网络3中实现了同相电流合成。

本实施例中，第二初级线圈L_P1的一端接入信号输入端RFin，另一端连接至峰值功放网络22，第四次级线圈L_S1的一端连接载波功放网络21，另一端接地，实现了单端信号到正交双端信号的转换，即实现信号输入端RFin的输入信号到峰值功放网络22的输入信号和载波功放网络21的输入信号的信号转换。

本实施例中，第四次级线圈L_S1的第一端输出的信号为第一正交信号RF1，以下简称RF1信号，第二初级线圈L_P1的第二端输出的信号为第二正交信号RF2，以下简称RF1信号；RF1信号的相位与信号输入端RFin输入的信号的相位相同，RF2信号的相位滞后信号输入端RFin输入的信号相位90度。载波功放网络21偏置在AB类，峰值功放网络22偏置在C类，峰值功放网络22的面积是载波功放网络21的面积的两倍，高功率模式下，载波功放网络21和峰值功放网络22同时工作时，可以进一步提升电流合成式新型Doherty功率放大器100的效率。

本实施例中，RF1信号经过输入匹配网络输入到第一功率放大器PA₁（驱动放大器）中放大后，连接到第二变压器XFM2构成的巴伦，实现单端信号到差分信号的转换，即第一功率放大器PA₁的输出信号到第二功率放大器PA₃的输入信号和第三功率放大器PA₄的输入信号的信号转换。

本实施例中，第八电容C₃连接到第五次级线圈L_S2的中抽头上，与二分之一的第五初级线圈L_S2形成了串联短路谐振，以滤除二次谐波。第九电容C₄并联在第二功率放大器PA₃的输入端和第三功率放大器PA₄的输入端，与第二变压器XFM2构成了阻抗变换网络，以实现载波功放网络21输入阻抗到第一功率放大器PA₁的最优输出阻抗的变换。

本实施例中，第二功率放大器PA₃的输出端和第三功率放大器PA₄的输出端经过第六电容C₇、第一键合线BW₁、第二键合线BW₂以及第七电容C₈构成的阻抗反转网络212与第二次级线圈L_A2连接。

本实施例中，RF2信号经第二输入匹配网络221输入到第四功率放大器PA₂（驱动放大器）中放大后，连接到第三变压器XFM3构成的巴伦，实现单端信号到差分信号的转换，即第四功率放大器PA₂的输出信号到第五功率放大器PA₅的输入信号和第六功率放大器PA₆的输入信号的信号转换。

本实施例中，第十二电容C₅连接到第六次级线圈L_S3的中抽头上，与二分之一的第六初级线圈L_S3形成串联短路谐振，以滤除二次谐波。第十三电容C₆并联在第五功率放大器PA₅的输入端和第六功率放大器PA₆的输入端，与第三变压器XFM3构成了阻抗变换网络，以实现峰值功放网络22输入阻抗到第四功率放大器PA₂的最优输出阻抗的变换。

本实施例中，第五功率放大器PA₅的输出端和第六功率放大器PA₆的输出端经过第十电容C₉、第三键合线BW₃、第四键合线BW₄以及第是电容构成的相位补偿网络222与第二次级线圈L_A2连接。

本实施例中，载波功放网络21和峰值功放网络22输出的两路信号在基于自耦变压器XFM4的功率合成网络3中完成同相功率的合成，同时将两路信号（差分信号）转换成单端输出信号并由信号输出端RFout输出。

与现有技术相比，本发明的电流合成式新型Doherty功率放大器100通过采用包括第一初级线圈L_AP1、第一次级线圈L_A3、第二次级线圈L_A2以及第三次级线圈L_A1的自耦变压器XFM4作为输出部分的功率合成网络3，从而可以使该电流合成式新型Doherty功率放大器100在采用相同容量的变压器作为功率合成网络3时，提高其最大输出功率和效率，以满足使用需求，同时减少功率合成网络占用芯片的面积并降低成本。

本实施例中，以上描述的“连接”均为“电连接”或“通信连接”，即相互连接的两个元器件均为“电连接”或“通信连接”。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种电流合成式新型Doherty功率放大器，其特征在于，所述功率放大器包括依次连接的信号输入端、输入功率正交分配网络、功放网络、功率合成网络以及信号输出端；所述功放网络包括载波功放网络和峰值功放网络；

所述输入功率正交分配网络的输入端与所述信号输入端连接，用于将所述信号输入端接收的单端信号实现正交双端信号的转换，并输出第一正交信号和第二正交信号；

所述载波功放网络的输入端与所述输入功率正交分配网络的第一输出端连接，用于将所述第一正交信号进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第一正交差分信号和第二正交差分信号；

所述峰值功放网络的输入端与所述输入功率正交分配网络的第二输出端连接，用于将所述第二正交信号进行功率放大并实现将单端信号转换为差分信号，输出第三正交差分信号和第四正交差分信号；

所述功率合成网络的第一输入端与所述载波功放网络的输出端连接，所述功率合成网络的第二输入端与所述峰值功放网络的输出端连接，用于接收所述第一正交差分信号、所述第二正交差分信号、所述第三正交差分信号以及所述第四正交差分信号，并将其合成为一路单端信号；

所述功率合成网络包括自耦变压器；所述自耦变压器包括第一初级线圈、以及分别与所述第一初级线圈耦合的第一次级线圈、第二次级线圈和第三次级线圈；

所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端作为所述功率合成网络的第二输入端，与所述峰值功放网络的输出端连接，用于分别接收所述第三正交差分信号和第四正交差分信号；

所述第一次级线圈的第一端连接至所述第三次级线圈的第一端；所述第一次级线圈的第二端接地；

所述第二次级线圈的第一端与所述第一次级线圈的第二端连接，所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端作为所述功率合成网络的第一输入端，与所述载波功放网络的输出端连接，用于接收所述第一正交差分信号和第二正交差分信号；

所述第三次级线圈的第二端与所述第二次级线圈的第二端连接，所述第三次级线圈的第一端作为所述功率合成网络的输出端，与所述信号输出端连接；

所述信号输出端与所述功率合成网络的输出端连接以将所述功率合成网络合成的一路单端信号输出；

所述载波功放网络包括第一输入匹配网络、第一功率放大器、第二变压器、第二功率放大器、第三功率放大器以及阻抗反转网络；

所述第一输入匹配网络的输入端作为所述载波功放网络的输入端；

所述第一功率放大器的输入端与所述第一输入匹配网络的输出端连接；

所述第二变压器包括第三初级线圈和与所述第三初级线圈耦合的第五次级线圈，用于实现将所述第一正交信号转换为差分信号并输出所述第一正交差分信号和所述第二正交差分信号；

所述第三初级线圈的第一端与所述第一功率放大器的输出端连接，所述第三初级线圈的第二端接地；所述第五次级线圈的第一端连接至所述第二功率放大器的输入端，所述第五次级线圈的第二端连接至所述第三功率放大器的输入端；

所述阻抗反转网络的第一输入端和所述阻抗反转网络的第二输出端分别连接至所述第二功率放大器的输出端和所述第三功率放大器的输出端，所述阻抗反转网络的第一输出端和所述阻抗反转网络的第二输出端作为所述载波功放网络的输出端，以分别与所述第二次级线圈的第一端和所述第二次级线圈的第二端连接；

所述峰值功放网络包括第二输入匹配网络、第四功率放大器、第三变压器、第五功率放大器、第六功率放大器以及相位补偿网络；

所述第二输入匹配网络的输入端作为所述峰值功放网络的输入端；

所述第四功率放大器的输入端与所述第二输入匹配网络的输出端连接；

所述第三变压器包括第四初级线圈和与所述第四初级线圈耦合的第六次级线圈；所述第四初级线圈的第一端与所述第四功率放大器的输出端连接，所述第四初级线圈的第二端接地；所述第六次级线圈的第一端连接至所述第五功率放大器的输入端，所述第六次级线圈的第二端连接至所述第六功率放大器的输入端，用于实现将所述第二正交信号转换为差分信号并输出所述第三正交差分信号和所述第四正交差分信号；

所述相位补偿网络的第一输入端和所述相位补偿网络的第二输出端分别连接至所述第五功率放大器的输出端和所述第六功率放大器的输出端，所述相位补偿网络的第一输出端和所述相位补偿网络的第二输出端作为所述峰值功放网络的输出端，分别与所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端连接。

2.如权利要求1所述的电流合成式新型Doherty功率放大器，其特征在于，所述功率合成网络还包括第一电容、第二电容和第三电容；

所述第一电容并联至所述第二次级线圈的第一端与所述第二次级线圈的第二端；

所述第二电容并联至所述第一初级线圈的第一端和所述第一初级线圈的第二端；

所述第三电容并联至所述第一次级线圈的第一端和所述第一次级线圈的第二端。

3.如权利要求2所述的电流合成式新型Doherty功率放大器，其特征在于，所述输入功率正交分配网络包括第一变压器、第四电容以及第五电容；

所述第一变压器包括第二初级线圈和与所述第二初级线圈耦合的第四次级线圈；所述第二初级线圈的第一端作为所述输入功率正交分配网络的输入端，与所述信号输入端连接，所述第二初级线圈的第二端作为所述输入功率正交分配网络的第二输出端，与所述第二输入匹配网络的输入端连接；所述第四次级线圈的第一端作为所述输入功率正交分配网络的第一输出端，与所述第一输入匹配网络的输入端连接，所述第四次级线圈的第二端接地；

所述第四电容并联至所述第二初级线圈的第一端和所述第四次级线圈的第一端；

所述第五电容并联至所述第二初级线圈的第二端和所述第四次级线圈的第二端。

4.如权利要求3所述的电流合成式新型Doherty功率放大器，其特征在于，所述阻抗反转网络包括第一键合线、第二键合线、第六电容以及第七电容；

所述第一键合线的输入端作为所述阻抗反转网络的第一输入端，与所述第二功率放大器的输出端连接，所述第一键合线的输出端作为所述阻抗反转网络的第一输出端，与所述第二次级线圈的第二端连接；

所述第二键合线的输入端作为所述阻抗反转网络的第二输入端，与所述第三功率放大器的输出端连接，所述第二键合线的输出端作为所述阻抗反转网络的第二输出端，与所述第二次级线圈的第一端连接；

所述第六电容并联至所述第一键合线的输入端和所述第二键合线的输入端；所述第七电容并联至所述第一键合线的输出端和所述第二键合线的输出端。

5.如权利要求4所述的电流合成式新型Doherty功率放大器，其特征在于，所述载波功放网络还包括第八电容和第九电容；

所述第八电容的第一端连接至所述第五次级线圈的中抽头，所述第八电容的第二端接地；

所述第九电容的并联至所述第二功率放大器的输入端和所述第三功率放大器的输入端。

6.如权利要求3所述的电流合成式新型Doherty功率放大器，其特征在于，所述相位补偿网络包括第三键合线、第四键合线、第十电容以及第十一电容；

所述第三键合线的输入端作为所述相位补偿网络的第一输入端，与所述第五功率放大器的输出端连接，所述第三键合线的输出端作为所述相位补偿网络的第一输出端，与所述第一初级线圈的第一端连接；

所述第四键合线的输入端作为所述相位补偿网络的第二输入端，与所述第六功率放大器的输出端连接，所述第四键合线的输出端作为所述相位补偿网络的第二输出端，与所述第一初级线圈的第二端连接；

所述第十电容并联至所述第三键合线的输入端和所述第四键合线的输入端；所述第十一电容并联至所述第三键合线的输出端和所述第四键合线的输出端。

7.如权利要求6所述的电流合成式新型Doherty功率放大器，其特征在于，所述峰值功放网络还包括第十二电容和第十三电容；

所述第十二电容的第一端连接至所述第六次级线圈的中抽头，所述第十二电容的第二端接地；

所述第十三电容的并联至所述第五功率放大器的输入端和所述第六功率放大器的输入端。

8.如权利要求2所述的电流合成式新型Doherty功率放大器，其特征在于，所述功率合成网络还包括第十四电容和第十五电容；

所述第十四电容的第一端连接至所述第一次级线圈的第二端，所述第十四电容的第二端接地；

所述第十五电容串联至所述第三次级线圈的第二端与所述信号输出端之间；

所述功率放大器还包括电阻，所述电阻的第一端连接至所述信号输出端，所述电阻的第二端接地。

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